毕业设计（论文）-日处理1万t污水处理厂设计.doc

1 总论1.1 选题依据及意义本设计是针对a市钢铁厂职工新村生活污水的处理而开展的。该新村居民人数达八万以上，随着环保要求的逐步提高，现需对新村污水进行处理，以减轻该市其他污水处理厂的处理压力。基于多方面的考虑，处理水不外排，而是回用于新村景区绿化、道路喷洒压尘，并用于生产循环的冷却用水，以及替代某矿进水作为生产净化水的补充水。处理水的回用，不仅能节约资金，还能节约水资源、实现节能减排，对保护环境与提高效益均能做出巨大贡献，可取得良好的经济效益与社会效益。新村生活污水处理厂建成后，将可替代矿井水260m3/h，作业率按90%计，年创直接经济效益可达1036万元；并且，由于外排放量的减少，以及对地下水资源的节约，保护了我们的生存环境，亦具有巨大的社会效益。1.2 地区概况1.2.1 厂区地形污水厂选址区域为足够开阔的平坦地区，平均海拔标高为165m ，地势南高北低，平均地面坡度为1.32.5。1.2.2 地理位置新村位于北纬36度40分，东经117度16分，处于a市北部山前平原带。1.2.3 气象资料a市地处中纬度地带，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。其特点是季风明显，四季分明；冬冷夏热，雨量集中。春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季较为清爽，冬季干燥寒冷。a市年平均气温为13.3，夏季平均气温在28左右，极端最高气温超过40，冬季平均气温在-2左右，极端最低温度在-20以下。年平均降水量660.7mm，最大冻土深度为400mm，最大积雪深度为180mm。全年主导风向为西南风，年平均风速2.6m/s。1.2.4 地质资料污水处理厂地下土壤为亚粘土，平均地下水位在地表下19m，无腐蚀性。地基承载力各层均在120kpa以上，地震烈度按8度设防。1.3 设计要求a市钢铁厂职工新村居民人数达八万以上，为节能减排、保护环境，现对其污水处理厂进行设计，使新村所有生活污水经处理后，可回用于景区绿化、道路喷洒压尘及生产循环的冷却用水，该水还可替代某矿进水作为生产净化水的补充水，直接用于生产厂，以取得良好的经济效益和社会效益。1.3.1 工程规模污水厂的处理水量按最高日最高时流量计。其日处理量按该厂2012年完成的一期建设1万t/d计，并留有空地以二期扩建之用。1.3.2 进出水水质进水水质符合一般生活污水的特性，主要水质指标如下：codcr=300mg/l，bod5=180mg/l，ss=200mg/l，nh3-n=30mg/l，tp=4mg/l，ph=69。出水水质达到回用水水质标准的相关要求。根据城市污水再生利用 工业用水水质（gb/t 199232005）城市污水再生利用 城市杂用水水质（gb/t 189202002）城市污水再生利用 景观环境用水水质（gb/t 189212002）及污水再生利用工程设计规范的指标及要求，主要的出水水质指标如下：溶解性总固体1000mg/l，bod515mg/l，ss20mg/l，nh3-n10mg/l，ph=69。1.3.3 处理程度1.3.3.1 bod5的去除率1采用氧化沟工艺。bod5f=0.7se1.42（1-e-0.235） （0-1） =0.7151.42（1-e-0.235）=10.189（mg/l）则，1=100%=97.33% （0-2）1.3.3.2 ss的去除率22=100%=90% （0-3）1.3.4 主要设计内容1.3.4.1 设计说明书完成前言、文献综述、方案比较、工艺流程、总平面布置、设备选择与计算、经济分析、参考文献、致谢等内容。1.3.4.2 设计图纸（1）污水处理厂总平面布置图一张；（2）高程布置图一张；（3）工艺流程图一张；（4）主要构筑物图纸两张（其中任选一张用计算机绘制）。 1.3.4.3 英文要求：（1）查阅相关的中外文文献，写出中文文献综述并译成英文；（2）完成两万字符以上的英文文献的翻译；（3）写出论文摘要，并译为英文。1.3.5 进度安排表1-1 进度安排表tab.1-1 progress arrangements table序号各阶段工作内容起讫周次1毕业实习，查阅资料，进行外文翻译第1 4周2总体设计路线与方案的确定第 5 周3各构筑物的计算及核对，主要设备的选取，高程计算第6 8周4绘制要求的设计图第9 14周5编写、修改论文，按要求打印第1516周6上交论文，准备答辩第1719周1.4 各构筑物设计参数1.4.1 污水处理构筑物设计参数1.4.1.1 污水进水泵房（泵前中格栅与之合建）格栅（1）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： 人工清除 2540mm； 机械清除 1625mm； 最大间隙 40mm。（2）在无当地运行资料时，栅渣量可采用： 格栅间隙1625mm时，0.100.05m3栅渣/103m3污水； 格栅间隙3050mm时，0.030.01m3栅渣/103m3污水。（3） 泵站前格栅的每日栅渣量大于0.2m3，一般应采用机械清渣。（4） 机械格栅不少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用。（5） 过栅流速一般采用0.61.0m/s。（6） 格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s。（7） 格栅倾角一般采用4575。（8） 通过隔栅的水头损失，一般采用0.080.15m。泵房（1）泵房进水角度不大于45度。（2）相邻两机组突出部分间距及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，且不小于0.8m；若电动机容量大于55kw时，则不得小于1.0m，作为主要通道的宽度不得小于1.2m。1.4.1.2 泵后细格栅设计参数同格栅。1.4.1.3 平流式沉砂池（1）沉砂池的格数不应少于2个，并应按并联系列设计，当污水量较小时，可考虑一格工作一格备用。（2）沉砂池按去除相对密度大于2.65、粒径大于0.2mm的砂粒设计。（3）污水自流进入，应按最大设计流量计算。（4）设计流速的确定。设计流量时水平流速：最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s；最大设计流量时，污水在池内的停留时间不应少于30s，一般为3060s。（5）设计水深的确定。设计有效水深不应大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m。（6）沉砂量的确定。城市污水的沉砂量可按3m3/10104m3污水计算，尘沙含水率约为60%，容重为1.5t/m3。（7）砂斗容积按2d的沉砂量计算，斗壁倾角5560。（8）池底坡度一般为0.10.5。（9）除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。（10）沉砂池的超高不宜小于0.3m。1.4.1.4 帕斯维尔（pasveer）氧化沟本设计要求出水回用，故对处理后的出水水质要求较高。帕斯维尔（pasveer）氧化沟针对的即为出水水质要求高的小型污水处理厂，且具有以下性能特点：出水水质好，脱氮效果较为明显；构筑物简单，运行管理方便；结构形式多样，可根据地形选择合适的构筑物形状。其设计参数如下。（1） 混合液悬浮固体浓度（mlss）x=40004500mg/l。（2） 污泥负荷n=0.050.1kgbod5/（kgmlvssd）。（3） 容积负荷一般为0.160.57kgbod5/m3，水力停留时间t=1624h。（4） 水深h=3.054.25，沟宽一般不超过8m。1.4.1.5 平流式二沉池（1） 二沉池的设计流量应为污水的最大时流量，不包括会留污泥量。（2） 二沉池个数或分格数不应少于2个，并宜按并联设置。（3） 二沉池污泥斗的作用是贮存和浓缩沉淀污泥，提高回流污泥浓度，减少回流量。对于曝气池后二沉池一般规定污泥斗的贮泥时间为2h，生物膜法后按4h污泥量计算。（4） 二沉池宜采用连续机械排泥措施。污泥斗的斜壁与水平面夹角不应小于50。（5） 池子超高0.3m，有效水深为24m，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。（6） 沉淀时间为1.52.5h，表面水力负荷为1.01.5m3/（m2h），水平流速5.0mm/s，污泥含水率为99.299.6%。1.4.1.6 普通快滤池（1） 滤池个数不应少于2个。（2） 滤池个数少于5个时，采用单行排列；反之，采用双行排列。（3） 滤池的工作周期一般为1224h。（4） 滤层上水深一般为1.52.0m，超高一般采用0.3m。（5） 滤池池壁与砂层接触处抹面应设拉毛，避免短流。（6） 其它参数：表1-2 池形尺寸的选择tab.1-2 chooing about the shape and size of poods滤池总面积/m2长：宽30采用旋转式表面冲洗1：11.25：11.5：11：1，2：1，3：1表1-3 水厂规模与滤池参数的选择tab.1-2 chooing about the filter parameters with scale of the water plant水厂规模/（m3/h） 滤池总面积/m2滤池个数单格面积/m2240240480480800800120012002000200032003200480030306060100100150150250250400400600223344556688101015152020252530304040505060表1-4 滤料选择tab.1-4 media chooing类别滤料组成设计滤速/（m/h）强制滤速/（m/h）粒径/mm不均匀系数厚度/mm单层石英砂滤料过滤2.07008101014双层滤料过滤无烟煤2.030040010141418石英砂2.04001.4.1.7 消毒设施液氯的杀菌有效性较强，且其技术成熟、设备简单、运转成本及一次投资费用较低，故采用液氯消毒。加氯系统（1） 投加量。对于城市污水，二级处理后的投加量为510mg/l。（2） 混合池中的混合时间为515s。（3） 氯消毒时间（从混合开始计算）采用30min，保证余氯量不小于0.5mg/l。（4） 氯库的储药量一般按最大日用量的1530d计算。（5） 加氯机不少于2套，间距0.7m，一般高于地面1.5m。（6） 加氯间、氯库应设置每小时换气812次的通风设备。排风扇安装在低处，进 气孔在高处。（7） 漏氯探测器安装位置不宜高于室内地面35cm。接触池（1） 接触池容积应按最大小时污水量设计。（2） 矩形隔板式接触池的隔板应沿纵向分隔，当水流长度：单格宽=71：1，池长：单格宽=18：1，水深：单格宽1.0时，接触效果最好。1.4.2 污泥处理构筑物设计参数气浮浓缩池（1） 可采用矩形或圆形。每座池处理能力小于100m3/s时，多采用矩形；处理能力介于1001000m3/s之间的，多采用圆形辐流式气浮池。（2） 当溶气比无试验资料时，一般采用0.0050.04。（3） 溶气罐容积一般按加压水停留13min计算，罐内溶气压力为24kgf/cm2，溶气效率一般为50%80%；其直径：高度=1：（24）。（4） 矩形气浮池，长：宽=（3：1）（4：1），深度：宽度0.3。（5） 其它参数：表1-5 污泥种类与相关参数tab.1-5 sludge type and relevant parameters污泥种类原污泥固体浓度/%表面水力负荷/m3/（m2h）表面固体负荷/kg/（m2h）气浮污泥固体浓度/%有回流无回流活性污泥混合液0.51.03.60.51.81.043.1236剩余活性污泥0.52.084.17纯氧曝气剩余活性污泥0.52.56.25初沉污泥与剩余污泥的混合污泥134.178.34初沉污泥240.2（m3/d），故采用机械清渣。 图5-1 格栅计算图（单位：mm）fig.5-1 bar screen calculation chart5.1.2 污水进水泵房采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单。对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排出回用。污水提升前水位相对地面-4.9m，提升后4.8m，则提升净扬程为9.7m；水泵水头损失取2m，从而水泵总扬程为11.7m；又因设计流量为416.667m3/h，故采用3台型号为200qw250-15-18.5的污水泵，两用一备。该泵排出口径200mm，流量250m3/h，扬程15m，功率18.5kw，转速1470r/min，效率77.2%，重520kg。泵房为矩形，尺寸6m3m，占地18m2；高12m，为半地下式，地下埋深7m。5.1.3 泵后细格栅5.1.3.1 设计参数栅条宽度s=0.009m，栅条间隙b=0.01m，格栅倾角=60栅条断面为锐边矩形断面，故=2.42栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.2m过栅流速v=0.7m/s栅前渠道超高 h2=0.2m，进水渠宽b1=0.7m，其渐宽部分展开角度1=205.1.3.2 设计计算（计算图同图1）（1）栅前水深hh=b1/2=0.72=0.35（m） （1-17）（2）栅槽宽度b 栅条的间隙数n 格栅设两组，按两组同时工作设计。 n=（0.1852）（0.010.350.7）=35.135（个），取n=36个（1-18） 栅槽宽度b b=s（n-1）+bn+0.2=0.009（36-1）+0.0136+0.2=0.875（m） （1-19）（3）通过格栅的水头损失h1h1=h0k （1-20）h0= （1-21） （1-22）式中，h0计算水头损失，m； g重力加速度，m/s2； k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 阻力系数，与栅条断面形状有关。带入数据计算得，=2.42（0.0090.01）4/3=2.103 h0=2.1030.72（29.8）sin60=0.046（m） h1=0.0463=0.138（m）（0.08，0.15）（m），符合要求（4）栅后槽总高度hh=h+h1+h2=0.35+0.138+0.20.7（m） （1-23）（5）栅槽总长度l 进水渠道渐宽部分长度l1进水渠道内流速v1=0.185（0.70.35）=0.755（m/s）（0.4，0.9）（m/s） （1-24） 则，l1=（b-b1）/2tan1=（0.875-0.7）（2tan20）=0.240（m） （1-25） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2 l2=l1/2=0.242=0.12（m） （1-26） 栅槽总长度l l=l1+l2+l3+1.0+0.5 （1-27） l3= （1-28） h1=h+h2 （1-29） 式中，h1栅前渠道深，m。 带入数据计算得，l=0.24+0.12+（0.35+0.2）tan60+1.0+0.5=2.178（m）（6）每日栅渣量ww= （1-30）式中，w1栅渣量，m3/103m3污水；本设计中格栅间隙为10mm，取w1=0.02 m3/103m3污水。带入数据计算得，w=864000.1850.02（10001.6）=0.200（m3/d），故采用机械清渣。5.1.4 沉砂池采用平流式沉砂池。（1）沉砂池长度ll=vt=0.330=9（m） （1-31）式中，v最大设计流量时的流速，m/s，取v=0.3m/s； t最大设计流量时的流行时间，s，取t=30s。（2）水流断面面积aa=qmax/v=0.1850.3=0.617（m2） （1-32）（3）池总宽度bb=nb （1-33）取n=2格，每格宽b=0.6m则，b=20.6=1.2（m）（4）有效水深h2h2=a/b=0.6171.2=0.514（m）（0.25，1）（m），符合要求 （1-34）宽深比b/h2=0.60.514=1.167（1，1.5），符合要求 （1-35）（5）沉砂斗容积v v=01.6106）0.6（m3） （1-36）式中，x城市污水沉砂量，m3/106m3污水，取x=30m3/106m3污水； t清除沉砂的间隔时间，d，取t=2d。（6）每个沉砂斗容积v0设每格有2个沉砂斗，则共有4个。v0=0.64=0.15（m3）（7）沉砂斗尺寸 沉砂斗上口宽a （1-37） 式中，55斗壁与水平面的倾角； h3斗高，m，取h3=0.35m； a1斗底宽，m，取a1=0.5m。 沉砂斗容积v0 v0=h3（2a2+2aa1+2a12）/6=0.35（212+210.5+20.52）6 （1-38） =0.204（m3）0.15（m3），符合要求（8）沉砂室高度h3采用重力排砂，设池底坡度为0.2，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2（l2+a）+0.2，0.2为两个沉砂斗之间的隔壁厚。则，l2=（l-2a-0.2）/2=（9-21-0.2）2=3.4（m） （1-39）h3=h3+0.2l2=0.35+0.23.4=1.03（m） （1-40）（9）沉砂池总高度h取超高h1=0.3m则，h=h1+h2+h3=0.3+0.514+1.03=1.844（m），取h=1.85（m） （1-41）（10）验算最小流速vminvmin=qmin/min （1-42）min=bh2 （1-43）式中，qmin最小流量，m3/s，范围在0.080.12m3/s之间，取qmin=0.08m3/s； min最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2。带入数据计算得，vmin=0.08（0.60.514）=0.259（m/s）0.15（m/s） 图5-2 平流式沉砂池计算图（单位：mm）fig.5-2 horizontal flow grlt removal tank calculation chart5.1.5 氧化沟5.1.5.1 设计参数采用帕斯维尔（pasveer）氧化沟。（1） 设计流量q=104m3/d=0.116m3/s（2） 设计进水水质：bod5浓度s0=180mg/l；tss浓度x0=200mg/l；vss=140mg/l（vss/tss=0.7）；tkn=45mg/l（进水中认为不含硝态氮）；nh3-n=30mg/l；salk=280mg/l（以caco3计，一般城市污水多采用此值）；最低水温t=14；最高水温t=25。（3）设计出水水质：bod5浓度se=15mg/l；tss浓度xe=20mg/l；nh3-n=10mg/l；tn=15mg/l。（4）考虑污泥稳定化污泥龄c=30d，污泥产率系数y=0.55，内源代谢系数kd=0.055混合液悬浮固体浓度（mlss）x=4000mg/l混合液挥发性悬浮固体浓度（mlvss）xv=2800mg/l（mlvss/mlss=0.7）20时脱硝率qdn=0.035kg（还原的no3-n）/（kgmlvssd）5.1.5.2 设计计算（1）去除bod5 氧化沟出水溶解性bod5浓度s s=se-s1 （1-44） s1=1.42（vss/tss）xe（1-e-0.235） （1-45） 式中，s1沉淀池出水中的vss所构成的bod5浓度。 带入数据计算得，s1=1.420.720（1-e-0.235）=13.585（mg/l） s=15-13.585=1.415（mg/l） 好氧区容积v1 v1=ycqs/xv（1+kdc） （1-46） s=s0-s （1-47） 带入数据计算得，v1=0.553010000（0.18-0.001415）2.8（1+0.05530） =3971.230（m3） 好氧区水力停留时间t1 t1=v1/q=3971.2310000=0.397（d）=9.528（h） （1-48） 剩余污泥量x x=qsy/（1+kdc）+qx1-qxe （1-49） x1=x0-vss （1-50） 带入数据计算得，x=10000（0.18-0.001415）0.55（1+0.05530）+10000（0.2-0.14）-100000.02 =370.648+600-200770.65（kg/d） 去除每1kgbod5产生的干污泥量： x/q（s0-se）=770.6510000（0.18-0.015）=0.467（kgds/kgbod5） （1-51）（2）脱氮 需氧化的氨氮量n1 氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量 n0=0.124370.648100010000=4.596（mg/l） （1-52）需要氧化的nh3-n量n1=进水tkn-出水nh3-n-n0=45-10-4.596=30.404（mg/l）（1-53） 脱氮量nr nr=进水tkn-出水tn-n0=45-15-4.596=25.404（mg/l） （1-54） 碱度平衡一般认为，剩余碱度达到100mg/l（以caco3计），即可保持ph7.2，生物反应能够正常进行。每氧化1mgnh3-n需要消耗7.14mg/l碱度；每还原1mgno3-n产生3.57mg/l碱度；每氧化1mgbod5产生0.1mg/l碱度。剩余碱度salk1=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化bod5产生碱度 （1-55） =salk-7.14n1+3.57nr+0.1s =280-7.1430.404+3.5725.404+0.1（180-1.415） =280-217.085+90.692+17.859 =171.466（mg/l）此值可保持ph7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行。 脱氮所需的池容v2 脱硝率qdn(t)=qdn(20)1.08(t-20) （1-56） 故，qdn(14)=0.0351.08(14-20)=0.022kg（还原的no3-n）/（kgmlvssd） v2=qnr/qdn(14)xv=1000025.404（0.0222800）4124（m3 ） （1-57） 脱氮水力停留时间t2 t2=v2/q=412410000=0.412（d）=9.888（h） （1-58）（3）氧化沟总容积v及停留时间tv=v1+v2=3971.23+4124=8095.23（m3） （1-59）t=v/q=8095.2310000=0.810（d）=19.44（h）（16，24）（h），符合要求（1-60）校核污泥负荷n=qs0/xvv=100000.18（2.88095.23） （1-61） =0.079kgbod5/（kgmlvssd） （0.05，0.1）kgbod5/（kgmlvssd），符合要求（4）需氧量 设计需氧量aor aor=去除bod5需氧量-剩余污泥中bod5的需氧量+去除nh3-n耗氧量-剩余污泥中nh3-n的耗氧量-脱氮产氧量 （1-62） a.去除bod5需氧量d1 d1=aqs+bvxv=0.5210000（0.18-0.001415）+0.128095.232.8 （1-63） 3648.64（kg/d） 式中，a微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取a=0.